생명과학 고2 생명의 연속성과 다양성

감수 분열

생식 세포 형성 시 연속 두 번의 분열로 염색체 수가 반감된 4개의 딸세포를 만드는 분열이다.

생식 세포를 만들 때 DNA는 한 번만 복제하고 분열은 연속 두 번 해서, 염색체 수가 절반인 딸세포 4개를 만드는 분열입니다.

복사는 한 번, 나누기는 두 번. 그래서 결과가 절반이 됩니다. 체세포 분열이 '복사 한 번, 나누기 한 번'이라 수가 유지되는 것과 정확히 대비됩니다.

쉽게 말하면

왜 절반으로 줄여야 할까요? 수정하면 정자와 난자의 염색체가 합쳐집니다. 만약 생식 세포가 체세포와 같은 46개를 가진다면 자손은 92개, 그다음 세대는 184개가 되어 버립니다. 생식과 유전에서 본 대로, 세대가 바뀌어도 염색체 수가 일정하게 유지되려면 생식 세포를 만들 때 반드시 한 번 절반으로 줄여야 합니다.

감수 1분열이 그 일을 합니다. 전기에 상동 염색체끼리 나란히 붙어 2가 염색체를 만들고, 후기에 이 상동 염색체가 서로 다른 극으로 갈라집니다. 상동 염색체 한 쌍 중 하나씩만 가져가므로 이 단계가 끝나면 염색체 수가 이미 절반( $2 n \to n$ )입니다. 그래서 1분열을 환원 분열이라 부릅니다.

감수 2분열에는 DNA 복제가 없습니다. 1분열이 끝난 세포는 각 염색체가 아직 염색분체 두 가닥인 상태라, 2분열에서 그 염색분체를 떼어 놓기만 하면 됩니다. 이 과정은 체세포 분열과 똑같이 생겼습니다. 결과는 딸세포 4개이고, 각각 염색체 수는 $n$ 입니다.

감수 분열은 수를 줄이는 데서 끝나지 않습니다. 1분열 중기에 상동 염색체 쌍이 어느 쪽 극을 향할지가 쌍마다 무작위로 정해지고, 여기에 교차까지 더해지면서 부모와도, 형제와도 다른 유전자 조합이 만들어집니다. 유성 생식이 다양성을 낳는 근본 이유입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

사람의 염색체 수가 세대마다 유지되는 방식

체세포 46개 → 감수 분열로 정자와 난자는 각각 23개 → 수정으로 다시 46개. 절반으로 줄이는 단계가 없으면 세대마다 두 배씩 불어납니다.
예시 2

2가 염색체의 개수는 항상 $n$

상동 염색체 한 쌍이 2가 염색체 하나를 이룹니다. 사람은 상동 염색체가 23쌍이므로 감수 1분열 전기에 2가 염색체가 23개 관찰됩니다. 그림에서 2가 염색체가 보이면 그 세포는 감수 1분열 중이라는 뜻입니다.
예시 3

무작위 배열이 만드는 조합의 수

23쌍이 각각 독립적으로 어느 극으로 갈지 정해지므로, 교차를 빼고도 만들 수 있는 생식 세포의 염색체 조합은 $2^{23}$ 가지입니다. 여기에 교차와 무작위 수정이 겹치면 사실상 같은 조합이 두 번 나오지 않습니다.

체세포 분열과 감수 분열

구분	체세포 분열	감수 분열
DNA 복제 / 분열 횟수	1회 / 1회	1회 / 2회
2가 염색체	만들어지지 않음	감수 1분열 전기에 형성
염색체 수 변화	$2 n \to 2 n$	$2 n \to n$
딸세포 수	2개	4개
딸세포의 유전 정보	모세포와 동일	서로 다름 (조합이 새로 섞임)
일어나는 곳	몸의 대부분 조직	생식 기관

자주 하는 오해

감수 2분열 전에 DNA를 한 번 더 복제한다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움분열을 두 번 하니까 복제도 두 번 한다

실제로는복제는 감수 분열 전 간기에 딱 한 번뿐입니다. 1분열과 2분열 사이에는 복제가 없습니다.

복제를 두 번 하면 염색체 수가 줄어들 이유가 없습니다. '복제 1회 + 분열 2회'라는 불균형이 바로 염색체 수를 절반으로 만드는 장치입니다.

염색체 수가 절반이 되는 시점을 감수 2분열이라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움두 번째로 나눌 때 마침내

n

이 된다

실제로는감수 1분열이 끝난 순간 이미

n

입니다. 2분열은 수를 더 줄이지 않습니다.

1분열에서는 상동 염색체가 갈라지므로 수가 절반이 되고, 2분열에서는 자매 염색분체가 갈라지므로 수는 그대로이고 DNA 양만 절반이 됩니다. '수가 주는 분열'과 'DNA 양이 주는 분열'을 구분해야 그래프 문제가 풀립니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

생식과 유전중3 세포 주기고2 염색체고2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

교차고2 멘델 유전고2

같은 단원의 개념 — 생명의 연속성과 다양성

자주 묻는 질문

Q1그림만 보고 감수 1분열 후기와 체세포 분열 후기를 어떻게 구분하나요?

양극으로 끌려가는 염색체가 아직 염색분체 두 가닥(X자 모양)이면 감수 1분열 후기, 한 가닥씩이면 체세포 분열 후기입니다. 또 감수 1분열 후기에는 한쪽 극으로 가는 염색체 중에 모양·크기가 같은 짝이 없습니다.

Q2감수 분열이 잘못되면 어떻게 되나요?

상동 염색체나 염색분체가 갈라지지 않는 비분리가 일어나면, 염색체가 하나 많거나 적은 생식 세포가 만들어집니다. 이런 생식 세포가 수정되면 염색체 수 이상이 생깁니다.

Q3감수 분열은 몸 어디서 일어나나요?

생식 기관에서만 일어납니다. 피부나 근육 세포는 아무리 많이 분열해도 체세포 분열이고, 염색체 수가 줄지 않습니다.

교육과정 2022 개정 · 고2 생명과학 · 생명의 연속성과 다양성 수록 기본 (교육과정 단원)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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